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色谱法基本原理及理论 色谱分析的目的是将样品中各组分彼此分离，组分要达到完全分离，两峰间的距离必须足够远，两峰间的距离是由组分在两相间的分配系数决定的，即与色谱过程的热力学性质有关。但是两峰间虽有一定距离，如果每个峰都很宽，以致彼此重叠，还是不能分开。这些峰的宽或窄是由组分在色谱柱中传质和扩散行为决定的，即与色谱过程的动力学性质有关。 因此，色谱法基本原理及理论主要从热力学和动力学两方面来研究色谱行为。 A、B组分完全分离，必须满足以下三点： 第一，两组分的分配系数必须有差异； 第二，浓度轮廓扩宽的速率应小于浓度轮廓分离的速度； 第三，在保证快速分离的前提下，提供足够长的色谱柱。 速率理论（影响柱效的因素） Van Deemter方程的数学简化式为H = A + B / u + C u式中u为流动相的线速度；A、B、C为常数，分别代表涡流扩散系数、分子扩散项系数、传质阻力项系数。 涡流扩散项 A 在填充色谱柱中，当组分随流动相向柱出口迁移时，流动相由于受到固定相颗粒障碍，不断改变流动方向，使组分分子在前进中形成紊乱的类似涡流的流动，故称涡流扩散。 引起色谱峰形的扩展取决于填充物的平均颗粒直径dp和固定相的填充不均匀因子λ。色谱峰变宽的程度由下式决定：A = 2λdp对于空心毛细管，不存在涡流扩散。因此 A = 0。 分子扩散项 B / u （纵向扩散项） 纵向分子扩散是由浓度梯度造成的。组分从柱入口加入，其浓度分布的构型呈“塞子”状。它随着流动相向前推进，由于存在浓度梯度，“塞子”必然自发的向前和向后扩散，造成谱带展宽。分子扩散项系数为B=2γDg Cu项即传质阻力项 气相传质阻力Cg：试样从气相移动到固定相表面所遇到的阻力。液相传质阻力Cl：试样从气液界面移动到液相内部，然后又返回到气液界面的过程中所遇到的阻力 分离度与柱效的关系 分离度与塔板数的平方根成正比，故增加柱长可改进分离度；但增加柱长会延长分析时间，使色谱峰变宽；一般在达到分离时应尽可能使用较短的色谱柱 分离度与容量比的关系 k值的增加会对分离有利。但当k大于10时，对R的改进不明显。一般控制1k10，则即可得到大的R值，也可使分离时间不致过长，色谱峰不至于太宽。 分离度与柱选择性的关系 α是色谱柱选择性的量度， α越大，色谱柱选择性越好，分离效果越好，通过改变固定相，使各组分的分配系数有较大的差别 担体的选择原则 当固定液质量分数大于5％时，可选用硅藻土型(白色或红色)担体 当固定液质量分数小于5％时，应选用处理过的担体 对于高沸点组分，可选用玻璃微球担体 对于强腐蚀性组分，可选用氟担体 氢火焰离子化检测器（FID） 适于对有机物的分析，不适宜于在火焰中不电离的物质的分析 热导池检测器（TCD） 特点：结构简单、灵敏度适中、稳定性好、线性范围宽、对可挥发的无机物和有机物均有响应 柱温的选择 提高柱温会使分配系数差别变小，不利于分离；但柱温太低会降低组分的扩散速率，使色谱峰变宽，降低柱效，延长分析时间。选择柱温同时还必须考虑固定液的使用温度。 对高沸点(300~400℃)混合物：柱温低于平均沸点100～200℃，并采用低固定相色谱柱(5~10%)、高灵敏度检测器 对中沸点(200~300℃)混合物：柱温低于平均沸点100℃，含10～15％固定相的色谱柱 对气体混合物：柱温在平均沸点以上，含15～25％固定相的色谱柱 对沸程较宽的试样，可采用程序升温(线形或非线形) 毛细管色谱分离能力提高的途径 (1) 由塔板理论：增加柱长减小柱径，即增加柱子塔板数； (2) 由速率理论：减小组分在柱中的涡流扩散和传质阻力，也即降低塔板高度。 毛细管柱按其制备方法可分为以下几种： 涂壁开管柱（wall coated open　tubular，WCOT柱）多孔层开管柱（porous layer open tubular，PLOT柱）载体涂渍开管柱（support coated open tubular，SCOT柱）化学键合或交联柱 气相色谱分析的特点 优点：分离效率高，灵敏度高，快速，应用范围广 不足之处：没有待测物的纯品或相应的色谱定性数据作对照时，则无法从色谱峰得出定性结果， 不适用于沸点高于450℃的难挥发物质和对热不稳定的物质的分析 气相色谱 用气体作为流动相的色谱法称为气相色谱法。根据固定相的状态不同，又可将其分为气固色谱和气液色谱。气固色谱是用多孔性固体为固定相，分离的主要对象是一些永久性的气体和低沸点的化合物